土星环比以前想象的要年轻 只有几亿岁

根据印第安纳大学天文学名誉教授理查德·杜里森(Richard Durisen)的一项新研究，土星环比科学家曾经认为的要年轻得多，而且它们不会留下来。

几十年来，关于土星冰环的起源一直存在争议。但根据杜里森发表在伊卡洛斯的两项新研究，这些环的历史不超过几亿年——比4亿年前形成的行星本身年轻得多。事实上，杜里森说，这些环很可能是在恐龙还在地球上行走时形成的。

Durise和合著者，加州硅谷NASA艾姆斯研究中心的研究科学家Paul Estrada也得出结论，这些环最多只能再持续几亿年。

“我们不可避免的结论是，按照天文标准，土星环一定相对年轻，只有几亿年的历史，”杜里森说。“如果你看看土星的卫星系统，还有其他迹象表明，在过去的几亿年里，那里发生了一些戏剧性的事情。

Durise和Estrada长期以来一直认为土星环相对年轻，因为他们预计土星环会因行星际流星体的涌入而受到侵蚀和变暗。然而，直到美国宇航局长达13年的卡西尼号航天器任务(特别是2017年的总决赛，包括22个轨道经过土星和土星环)的数据，他们才能够使用理论模型通过计算环在很长一段时间内的变化来确定环的年龄和寿命。

对他们的工作特别重要的是卡西尼号对流星体流入速率，环的质量和环物质流入土星的速度的测量。

流星体的撞击不仅污染了环，最终导致环物质向内漂移到行星。Durise和Estrada提出的理论模型表明，环应该以卡西尼号观察到的每秒数吨的惊人速度在行星上失去质量，这意味着环的剩余寿命只有几亿年左右。

Estrada和Durise的详细计算首次将粘性扩散(由于环粒子相互作用)与流星体效应相结合，模拟旨在跨越土星等环系统的整个生命周期。他们表明，考虑到卡西尼号测量的流星体流入率，与太阳系的年龄相比，流星体撞击最终导致寿命较短。

“我们已经证明，像土星这样的大环不会持续很长时间，”埃斯特拉达说。“人们可以推测，我们太阳系中其他冰和气态巨行星周围相对微弱的环是曾经像土星一样巨大的环的剩余残余物。也许在不远的将来的某个时候，从天文学上讲，土星环被磨平后，它们看起来会更像天王星的稀疏环。

杜里森长达数十年的研究生涯主要集中在从行星到星系的所有类型的旋转天体物理系统的演化和稳定性上。在2010年退休前的二十年里，他主要研究原行星盘 - 围绕新恒星的旋转气体盘，行星可以从中形成。但他对土星环的兴趣始于1970年代美国宇航局艾姆斯分校的博士后研究员，此后他一直在研究它们。

“在研究宇宙时，我们经常想到起源 - 星系，恒星和行星的起源，”Durise说。“但行星是非常活跃和多样化的系统，新事物一直在发生。如果土星环不像行星那么古老，这意味着为了形成它们令人难以置信的结构而发生了一些事情，这对研究来说是非常令人兴奋的。

Durise有兴趣看看未来的太空任务对土星系统有什么发现。他说，虽然这颗主要由氦和氢组成的行星可能无法支持生命，但它的一些卫星的条件在过去甚至现在可能都支持它。

“如果我们能够发现几亿年前在这个系统中发生了什么形成环，我们可能最终会发现为什么土星的卫星土卫二从其深海羽流中喷出水，冰甚至有机物质，”杜里森说。“我们甚至可能最终在土卫二上找到生命本身的基石。

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